JPS59150066A - 高靭性継目無鋼管 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は、製管後の格別な熱処理を要することなしに
、優れた靭性値と良好な溶接件を示す高靭性継目無鋼管
に関するものである。

近年、世界のエネルギー事情の変化によρ、アラスカ、
カナダ、ゾペリア等の苛酷な気象条件の地にも大規模々
油田、天然ガス田が開発式れ、そのための輸送用鋼管（
ラインパイプ）の需要も大幅に増加してきているが、こ
れら寒冷地向はラインパイプには、単に極寒に耐えると
いうことだけではなく、輸送能率向上のために更なる高
強度・高靭性が要求されるようになってきた。

ところで、通常、このようなラインパイプ智の油井管と
して重要な位置を占めている継目無鋼管を製造するには
、次の第１表に示すような工程がとられていた。

第１表 そして、従来、このように製造された継目無鋼管に高靭
性やよシ高い強度が要求される場合には、品種やグレー
ドによっても異なるが、Ｃ含有量を可能な限ｐ高く維持
し、更に溶接性等を考慮しながらＭｎその他の合金元素
の適当量を添加した鋼を製管後、焼入れ・焼戻し、或い
は焼ならし等の熱処理に付すという処理を施して対処す
るのが普通であった。

しかしながう、靭性や強度の確保のためにこのような熱
処理法を採用すると、熱処理作業工程の増加や、添加す
る焼入れ性を良くするための合金鉄の増加によシ、継目
無鋼管製品自体のコストアップを避けることができない
はかシでなく、焼入れ・焼戻しによるものは熱影響によ
る製品寸法楯度のバラツキが大きくなってしまい、また
焼ならし法では、強度確保のために焼入れ件を良くする
ための合金元素を多く使用するので溶接性を劣化してし
まうという困難な問題をも免れることができなかった。

一方、板材の製造においては、圧延のせ丑で高強度・高
靭性を達成するために、Ａ３変態点の直下で低温仕上圧
延を行って、ベイナイトの生成を防止しながら微細フェ
ライト・パーライト組織を得るというコントロールロー
リング法が実施されているが′、このコントロールロー
リング法ヲマンネスマンゾラグミル方式による継目無鋼
管の製造に適用しようとすると、加工率の関係で、どう
しても第１表のＢ及びＣで示す穿孔工程で低温加工を行
う必要があシ、従来の装置では設備の特徴から実施か困
難である上、この工程の処理温度を下げてしまうと後に
続くリーラ−やす２イザー仕上工程での所要温度を確保
できなくなるという問題があった。

本発明者等は、上述のよう−な観点から、コストアップ
につながる製管後の熱処理工程を要することなり、シか
も従来の製管設備をそのまま使用するのみで、優れた靭
性と啄度合備え、しかも良好な溶接性をも有する継目無
鋼管を製造すべく、特に、従来高級油井管等として使用
されている高靭性・高強度鋼が微細なフェライト・・そ
−ライト組織を有していることに着目して、圧延の１ま
の状態で優れた靭性値を具備する継目無鋼管を製造する
には、圧延のままの鋼材組織を微細フエライ）−パーラ
イト組織にする必要があるとの認識に立って、種々の実
験・研究全型ねた結果、 通常の継目無鋼管製管工程における温度降下速度程度に
よっては鋼材の靭性を劣化させるベイナイトの生成が起
らないように、ラインパイプ用等として従来使用されて
いたものよＱも鋼のＣ及び勘合有量を低く抑え、これに
よって生ずる強度低下を、フェライト基質の強化元素で
あるＣｕ及びＮｉの添加で補ｂ１更に、炭化物形成元素
であるＴｉ及びＮｂ　を添加して、初期オーステナイト
粒の微細化、冷却時の初析セメンタイト析出の遅延、及
び炭化物を核とした微細フェライトの生成を図れば、こ
の鋼材を従来の条件で製管するのみで、パーライト占有
面積率の低いフェライト・パーライト組織の高靭性・高
強度継目無鋼管が得られるとの知見を得るに至ったので
ある。そして、このようにして得られる鋼管は、合金元
素の添加量が低いこともあつぞ、良好な溶接性をも備え
ていることがわかった。

この発明は、上舵知見に基づいてなされたものであシ、 継目無鋼管を、その化学成分組成が、 Ｃ：　０．０２〜０．１０％（以下、組成成分割合を示
すチは重量係とする）、 Ｓｉ：　０．１０〜０．８０％、　Ｍｎ：　、０．７０
〜１．９０　％　。

全含有するとともに、 Ｎｉ：　０．０５〜０．７０％、　Ｃｕ：　０．１０〜
１．００　％　。

のうぢの１種以上を、式 ％式％ を満足する値で含有し、さらに、 Ｔｉ：　０．０１〜０．０５％、　Ｎｂ：　０．０２〜
０．０７％。

のうちの１程以上をも含み、 Ｆｅ及び不可避不純物：残シ から成るものとし、かつ、その組織ヲ、）や−ライト占
有面積率が１０％以下であるフェライト・パーラ４３ｇ
織とすることによって、多量の合金元素を使用すること
なく、高強度と優れた靭性とを具備せしめたことに特徴
を有するものである。

つぎに、この発明の継目無鋼管において、その成分組成
及び鋼材組織を上記のように限定した理由を説明する。

（ａ）　　成分組成 ■　に の発明の継目無鋼管においては、優れた靭性を確保する
ためにＣ含有ｆＬｋ出来るだけ低く抑えることが必要で
あるが、その含有量が０．１０％を越えるとパーライト
の生成が多く々り、・クーライト占有面積率が１０％を
越えてしまって極端な靭性劣化を招くようになることか
ら、その含有量の上限を０，１０％とした。

また、Ｃ含有量の下限値’ｉ０．０２％と定めたことに
ついては格別な技術的根拠があるわけではないが、その
含有量を０．０２％未満とするには特殊精錬（脱炭処理
）が必要とされ、経済的に極めて不利になることから、
上記のように下限値を定め泥。

■　５ｉ Ｓｉ成分には、鋼の脱酸作用のほか、強度全確保する作
用があるが、その含有量が０．１０％未満では前記作用
に所望の効果を得ることができず、一方０．８０％を岬
えて含有させると鋼管の靭性が劣化するようになること
から、その含有％”ｉｏ、１０〜０．８０％と定めた。

■　　地 一般に、この発明の鋼管材のように、Ｎｂ＋Ｖ成分全添
加しているにもかかわらずコントロールローリング行わ
ない鋼材は、粗大ベイナイトが発生しやすく、靭性が極
端に悪くなるものであるが、Ｃ含有量との関連もあるけ
れども、特に胤成分が多量に含有されていると焼入性が
強くなって一層粗大ペイナイト組織の生成を生じやすく
なる。この傾向は、Ｍｎ（％）＋１０ＸＣ（％）の値が
２．００　’に越えると急上昇することから、地合有量
の上限を１．８０％と定めた。

一方、地合有量が００７０％を下回ると、鋼管の強度を
所望の４０〜５０梅／−級に確保できなくなることから
、犯含有溺を０．７０〜１．９０％と定めた。

［株］　Ｎｉ　、及びＣｕ Ｎｉ及びＣｕ成分には、フェライト基質を強化して鋼管
に所望の強度を確保する作用がある。特に、この発明の
鋼管においては、細粒フェライト組織全得るためにＣ及
び地合有量を下げてベイナイトやマルテンサイトの生成
を抑制しているので、これによる強度低下を補うために
一種以上の添加がぜひとも必要な元素である。

しかし、Ｎｉの含有量が０．７０　％を、　Ｃｕの含有
量が１゜００％を、そして両者の合計量が１．００ｉ越
えるとベイナイト組織が現われて鋼管の靭性悪化を招く
こととなシ、一方、Ｎｉ含有量が０．．０５％を、Ｃｕ
の含有量が０．１０％に％そして両者の合計量が０．１
５％を下回ると強度向上作用に所望の効果が得られなく
なることから、Ｎｉ含有量全０．０５〜０．７０％、Ｃ
ｕ含有量を０．１０〜１．００％、そして両者の和の値
ｉ０．１５〜１．Ｏｏと定めた。

■　Ｔｉ　、及び梢 Ｔ１及びＮｂ成分には、炭化物の析出によってフェライ
ト粒を微細化し、鋼管の靭性を向上する作用があり、ま
た析出硬化によって強度を確保する作用もあるので、そ
の１種以上全添加するものであるが、Ｔｉの含有量が０
，０１％未満、Ｎｂの含有量が０．０２％未満では前記
作用に所望の効果を得ることができず、即ち、Ｔｉ（％
）／Ｃ（％）及びＮｂ（％）／Ｃ（％）の値をそれぞれ
０．１０以上とする必要があシ、一方、Ｔｉの含有量が
０．０５％を、Ｎｂの含有量が０．０７％全それぞれ越
えた場合には１強度向上効果やフェライト細粒化効果が
飽和してしまう上、ベイナイトが析出しやすくなって靭
性劣化を招くことから、Ｔｉ含有量を帆０１〜０．０５
％、Ｎｂ含有量’ｉｏ、０２〜０．０７％とそれぞれ限
定した。

なお、この鋼管材には、脱酸生成物として０、．１００
％以下程度のｓｏＬ、Ａｔ　が含有されていても、その
効果に悪影響を何ら生ずるものでないことはもちろんの
ことである。また、Ｎは、窒化物の生成を抑制するため
に、出来れば０．０１０％以下に抑えるのが好ましい。

更に、強度をよシ向上するために、若干のＣｒの添加も
推奨できるものである。

（ｂ）　　パーライト占有面積率 この発明の鋼管において、パーライト占有面積率が１０
％を越えるとベイナイトの出現が認められるようになっ
て、鋼管の靭性を劣化するようになることから、フェラ
イト中のパーライト占有面積率を１０％以下、残部がフ
ェライトというようにその組織を限定した。

そして、このような組織を有する継目無鋼管を製造する
には、前記のような本発明の範囲内の成分組成を有する
鋼を、格別に徐冷することなく、第１表に示されるよう
な通常の継目無鋼管製造工程に伺すのみで十分に事が足
り、製管後の熱処理等を必要とすることは全くないので
ある。

ついで、この発明を実施例によｐ、比較例と対比しなが
ら説明する。

実施例 まず、通常の方法によって、各種成分組成の鋼を溶製し
、通常の分塊ビレット圧延、表面手入れを行って、直径
：２９２ｍのビレットヲ製造した。

次に、これらの各ビレットを１２００℃に加熱した後、
前記第１表に示したようなマンネスマン・プラグミル方
式の各製管工程を追わせ、外径二３５５．４咽、肉厚：
　１２．７聾の継目無鋼管Ａ〜Ｗを製造した。このとき
の、各製管工程での鋼材温度は、ｔｌぼ第１表に示され
る範囲内の値を示していた。

このようにして得られた圧延のままの鋼管の成分組成分
析値を第２表に示し、さらに、各鋼管の組織検査結果、
引張試験結果、及びンヤルビー衝撃試験結果全それぞれ
第３表に示した。

第３表に示される結果からも、本発明の継目無鋼管Ａ〜
０、及びＴ−Ｗは圧延の１までも優れた靭性と高強度を
有していることがわかジ、また合金元素の添加量が少な
いことから、良好な溶接性を示すことが一目瞭然であっ
て、現に実際の溶接試験においても低温靭性を十分に満
足する溶接継手が容易に得られるという結果がもたらさ
れた。

これに対して、鋼管の化学成分組成が本発明範囲から外
れている比較鋼管Ｐ−８は、圧延の′−１１ではいずれ
もパーライト占有面積率が１０％を越えるものとなり、
ベイナイトの析出が現われて靭性値の著しく劣ったもの
となっていた。

なお、第１図は本発明継目無鋼管にの圧延のままの状態
での顕微鏡組織図を示すものであり、第２図は比較継目
無鋼管Ｑの同様状態の顕微鏡組織図を示すものであるが
、両者を比較すると、本発明鋼管にはフェライト＋パー
ライト組織であるのに対して、比較鋼管Ｑではベイナイ
トの析出したフェライト＋パーライト士ベイナイト組織
となっていることが明白である。

上述のように、この発明によれは、熱処理工程を要する
ことなく、圧延のま１で優れた靭性と高強度を有し、し
かも溶接性も良好な継目無鋼管を得ることができ、極寒
地におけるエネルギー開発等に大きな役割を来たずこと
が期待できるなど、工業上有用な効果がもたらされるの
である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の継目無鋼管の顕微鏡組織図の１例であ
り、第２図は比較継目無鋼管の顕微鏡組織図である。 出願人　　住友金属工業株式会社

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 ｃ　：　０．０２〜０．１０％。 Ｓｔ：　０．１０〜０．８０％。 Ｍｎ：　０．７０〜１．８０　％　。 を含有するとともに、 Ｎｉ：　０．０５〜０゜７０％。 Ｃｕ：０．１０〜１．００％。 のうちの１種以上を、式 ％式％ を満足する値で含有し、さらに、 Ｔｉ：　０．０１〜０．０５％。 Ｎｂ：　０．０２〜０．０７％ のうちの１種以上をも含み、 Ｆｅ及び不可避不純物：残り、 （以上重量％）から成り、かつ、・ヤーライト占有面積
   率が１０％以下であるフェライト・パーライト組織を有
   することを特徴とする高靭性継目無鋼管。